陶良定

水工混凝土裂縫的預(yù)防與處理

陶良定

一、概述

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)的多項復(fù)合性材料，由于混凝土施工及本身變形和約束等一系列問題，使混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土結(jié)構(gòu)的承重、防滲及其他功能不產(chǎn)生危害。但是受到荷載、溫差等作用后，微裂縫就會不斷的擴(kuò)展和連通，最終形成肉眼可見的宏觀裂縫。裂縫是水利工程中常見的工程病害，輕者使混凝土內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性、使用價值等；嚴(yán)重的將直接威脅到人民的生命、財產(chǎn)安全。因此對混凝土裂縫的控制是水利工程建設(shè)需重點關(guān)注的問題。

在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只要采取有效的措施，將其危害程度控制在一定范圍之內(nèi)，對水工建筑物安全不會產(chǎn)生不良影響。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定：有些結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使混凝土結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

二、水工混凝土裂縫產(chǎn)生的因素

混凝土裂縫按產(chǎn)生的原因可劃分為：由外荷載（包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載）引起的裂縫；由變形（包括溫度、濕度變形，不均勻沉降等）引起的裂縫；由施工操作（如制作、脫模、養(yǎng)護(hù)、堆放、運(yùn)輸、吊裝等）引起的裂縫。按裂縫的方向、形式可劃分為：水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等。按裂縫深度可劃分為：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

水工建筑物產(chǎn)生裂縫因素主要有以下幾種：

（1）大體積混凝土水化時產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

（2）混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至?xí)灤┱麄€構(gòu)件。

（3）在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。

（4）當(dāng)有約束時，混凝土熱脹冷縮產(chǎn)生體積脹縮，受約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫，由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。

（5）混凝土加水拌合后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出膠狀堿，從四周介質(zhì)中吸水膨脹，體積增大三倍，從而使混凝土脹裂產(chǎn)生裂縫。

（6）在炎熱的大風(fēng)天氣，混凝土表面蒸發(fā)較快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

（7）構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫，例如：構(gòu)件在超出設(shè)計的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上下延伸。

（8）當(dāng)構(gòu)件的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能會產(chǎn)生裂縫。隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會進(jìn)一步擴(kuò)大；貫穿性裂縫是最危險的，表面裂縫有一定的危害性，而局部發(fā)絲裂縫危害性較小。

三、水工混凝土裂縫的預(yù)防措施

水工混凝土裂縫產(chǎn)生的因素主要有8項，針對上述情況結(jié)合實際采取的主要預(yù)防措施有以下幾種：

（1）設(shè)置必要的變形縫。如2010年10月份實施的淠史杭灌區(qū)淠東干渠石集分干渠除險加固工程，壽縣安豐鎮(zhèn)老崗頭段護(hù)坡原設(shè)計伸縮縫間距為10m，施工過程中結(jié)合實際調(diào)整增設(shè)了5m間距的變形縫，確保了工程安全運(yùn)行至今。

（2）施工時要嚴(yán)格控制混凝土配合比，計量要準(zhǔn)確，坍落度抽檢要及時，施工過程中要督促監(jiān)理單位及時做到平行檢測和跟蹤檢測。

（3）混凝土振搗要密實，拆模后要掛草簾或鋪草澆水養(yǎng)護(hù)保濕?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)不僅對防止早期表面裂縫很重要，對混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展、混凝土的進(jìn)一步成熟和耐久性等也同樣重要。

（4）施工過程中應(yīng)注意觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實情況，不能漏振、過振。如2015年壽縣小型水庫除險加固工程三覺鎮(zhèn)?。ǘ┬退畮烨嗄晏了畮爝M(jìn)水閘胸墻混凝土澆筑過程中，由于振搗不密實，拆模后混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、細(xì)微裂縫。

（5）配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保混凝土內(nèi)外溫差小于25℃。

（6）控制外加劑的品種和摻量，確?；炷潦湛s與膨脹相抵銷。根據(jù)多年從事水利工程建設(shè)管理的經(jīng)驗，如冬季施工中為提高混凝土的抗凍性及和易性，施工單位在混凝土的拌制過程中經(jīng)常添加食鹽或防凍劑等，這些添加劑的使用一定要嚴(yán)格控制摻加量。

（7）對泵送混凝土，則要在滿足其可泵性、和易性的前提下，盡量減小出機(jī)時的坍落度，降低砂率，并嚴(yán)格控制骨料的含泥量。

通過實踐證明，采用上述措施后，可預(yù)防并大大減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。

四、水工混凝土裂縫的處理方法

（1）開槽鑿除法修補(bǔ)裂縫。如2015年壽縣小型水庫除險加固工程三覺鎮(zhèn)小（二）型水庫青年塘水庫進(jìn)水閘混凝土胸墻的蜂窩及表面裂縫，就是采用開槽鑿除法進(jìn)行處理的。開槽法適用于寬度大于0.3mm的混凝土裂縫修補(bǔ)，按照環(huán)氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28的比例進(jìn)行處理。具體的處理步驟是，首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠也按配比拌勻，然后摻入已拌好的砂、水泥當(dāng)中，再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度（約0.2kg丙酮就可以了），及時將已拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入混凝土縫槽內(nèi)，一組砂漿的整個施工過程需要30min左右時間完成。嵌入后的砂漿養(yǎng)護(hù)即砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后2h以內(nèi)及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養(yǎng)護(hù)。

（2）低壓注漿法修補(bǔ)裂縫。如2009年11月淠史杭灌區(qū)瓦西干渠壽縣段除險加固工程，部分堤段護(hù)坡因不均勻沉降出現(xiàn)的裂縫，就是采用低壓注漿法進(jìn)行處理的。低壓注漿法適用于寬度為0.2～0.3mm的混凝土裂縫修補(bǔ)。修補(bǔ)工序如下：裂縫清理→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。

當(dāng)裂縫數(shù)量較多時，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫方向來回涂刷封裂，使裂縫封閉大約10min后，揭去膠布條，露出小縫，粘貼注漿嘴用鍵包嚴(yán)。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補(bǔ)上，以避免注漿漏漿注漿操作一般在粘嘴的第二天進(jìn)行，或氣溫高的話，半天就可注漿。操作時先用補(bǔ)縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過注漿嘴壓入裂縫，當(dāng)相鄰的嘴中流出漿液時，就可拔出補(bǔ)縫器，堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿，可以在注漿后30min對每個注漿嘴再次補(bǔ)漿。

除以上兩種常用混凝土裂縫修補(bǔ)法外，還有表面覆蓋法、結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法等修補(bǔ)方法，要根據(jù)工程具體情況選用合適的混凝土裂縫修補(bǔ)方法

（作者單位：壽縣水務(wù)局瓦西分局232263）